Basic Development of Extremely Soft X-ray polarimeter with wide field of view

Research Project

Project/Area Number	24K00671
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 16010:Astronomy-related
Research Institution	Yamagata University
Principal Investigator	郡司修一山形大学, 理学部, 教授 (70241685)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	北浦守山形大学, 理学部, 教授 (60300571)
Project Period (FY)	2024-04-01 – 2027-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help	¥16,770,000 (Direct Cost: ¥12,900,000、Indirect Cost: ¥3,870,000) Fiscal Year 2026: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000) Fiscal Year 2025: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000) Fiscal Year 2024: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Keywords	偏光 / 極紫外線(EUV) / 超軟X線偏光計
Outline of Research at the Start	超軟X線の反射率が偏光に依存する事が知られており、この原理を利用して超軟X線の衛星搭載用偏光計が製作できるのか原理実証する。そのため超軟X線を反射する反射板をを製作し、超軟X線ビームをそれに照射する。そして偏光方向の違いにより反射率が変化するのか、またどの程度のエネルギーレンジに対して、その手法が使えるのかを岡崎の分子科学研究所のUVSORを使って調べる。
Outline of Annual Research Achievements	IXPE衛星というX線撮像偏光衛星は様々な天体に対して偏光観測を行い、物理的な成果を大きくあげてきた。しかしそれと同時にX線だけでなくより広いエネルギーレンジでの観測がブラックホールのスピンの測定には非常に有用であることも分かった。またIXPEは狭視野の望遠鏡を搭載しており、地上からの突発的な観測要求に対しては、数日後からしか観測できないため、突発的な現象に対していち早く偏光観測を行うには広視野の望遠鏡が必要である事も分かった。そこで、我々はX線よりもエネルギーレンジが低い極紫外領域(EUV領域)で広視野の偏光計を開発するための基礎実験をスタートした。特に2024年度は、EUV領域での偏光検出原理の確立を目指すべく、テストチェンバーの開発を行った。制作されたテストチェンバーの中には金を蒸着したミラーが入っており、その角度をチェンバーの外から変化させることができるようなモーターシステムを構築した。そして、EUVの減衰をおさえるために、高真空(1万分の1パスカル)で動作するようにチェンバーを設計した。そしてチェンバーに導かれたEUVはこのミラーで反射され、同様にチェンバー内にあるマイクロチャンネルプレート(MCP)で検出される。我々は開発したチェンバーを分子研のUVSORに持って行き、チェンバーをビームラインに接続し、偏光したEUVの照射を行った。まずチェンバーが高真空を維持できるか、さらにモーターが高真空中で回転できるかを確認した。しかしながら、MCPの動作確認を行う事ができなかったため、この検出器でEUVの偏光を検出するための実験を行う事はできなかった。しかしながら、来年度の実験に向けて、EUVの偏光度測定を別の簡易型偏光計を使って粗く調べる実験を行い、我々の開発した検出器でコンシステントな結果が得られるのかすぐに確認できる準備を行った。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason UVSORでの実験を3月の初旬に行ったが、研究代表者が2月の末に足を骨折し、実験に参加できなかった。そのため実験には研究代表者の研究室のマスター1年生の学生と4年生の学生、そしてビームのアラインメントに精通している北浦教授のみが参加したが、マイクロチャンネルプレート(MCP)の詳しい動作原理を知っている研究者がいなかった。そのためMCPの試験まで実験が進まず、開発したEUV偏光計で本当に偏光が測定できるか、そしてその性能はどの程度なのか確かめる事ができなかった。またもう一つの問題点は、本来であればMCPの試験を山形の研究室内で行いたかったが、1万分の1パスカルにチェンバーを引ける真空ポンプを我々が持っていなかったため、UVSORでぶっつけ本番で試験をする事になってしまった。そのため、自分の研究室の学生がMCPの動作を詳しく学ぶ事ができず、さらに実際の実験現場に研究代表者が立ち会うことができないまま実験に臨んだことが実験を最後まで完了できなかった原因である。
Strategy for Future Research Activity	今年度の問題点を踏まえて、2025年度は以下の事を考えている。 1)実験室に高真空を達成できる真空ポンプを購入して、これを使ってあらかじめ研究室で基礎的な試験を繰り返す事を計画している。これにより事前にMCPの動作テストが行えるため、UVSORに行ってぶっつけ本番でテストするという事を行わなくて済む。 2)研究代表者の怪我が完全に完治するのが2025年の8月程度であるため、それ以降にもう一度UVSORに開発した検出器を持っていって、実験を行う予定である。そして2025年にEUVの偏光検出の原理実証を行いたいと考えている。 3)簡易的な可視光の偏光計を開発し、本番の実験前にそれを使ってEUVの偏光度を見積もる作業を行う。